Neptuno | |
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Neptuno visto por la sonda Voyager 2 , a unos 7 millones de km del planeta | |
madre estrella | Sol |
Descubrimiento | 23 de septiembre de 1846 [1] |
Descubridores | Sofá Urbain Le Verrier John Adams Johann Galle |
Clasificación | Gas gigante |
Parámetros orbitales | |
(en ese momento J2000) | |
Semieje mayor | 4 498 252 900 km 30.068963 es |
perihelio | 4 459 631 496 km 29.81079527 au [2] |
Afelio | 4 536 874 325 km 30.32713169 au [2] |
circunvalación orbital | 28 263 000 000 km 188,93 au |
Periodo orbital | 60 223,3528 días (164,88 años ) [3] |
período sinódico | 367,49 días [4] |
Velocidad orbital | 5.385 km/s (mín) 5.432 km/s (promedio) 5.479 km/s (máx.) |
Inclinación orbital | 1.76917 ° |
Inclinación con respecto al ecuador. del sol | 6.43 ° |
Excentricidad | 0.00858587 |
Longitud del nodo ascendente | 131.72169 ° |
Argom. del perihelio | 273.24966 ° |
Satélites | 14 |
Anillos | 10 |
Datos físicos | |
Igualdad Diámetro | 49 528 kilometros [5] [6] |
Diámetro polar | 48 682 kilometros [5] [6] |
Aplastante | 0.0171 |
Superficie | 7.619 × 10 15 m² [3] [6] |
Volumen | 6.254 × 10 22 m³ [4] [6] |
Masa | 1,0243 × 10 26 kg [4] 17,1 millones ⊕ |
Densidad media | 1.638 kg/m³ [4] |
Aceleración de la gravedad en la superficie | 11,15 m/s² (1,14 g) [4] [6] |
Velocidad de escape | 23,5 km/s [4] [6] |
Período de rotación | 16.11 horas (16 h 6 min 36 s) [4] |
Velocidad de rotación (en el ecuador ) | 2 680 m/s |
Inclinación axial | 28,32 ° [4] |
Temperatura de la superficie | 50 K (−223,2 °C ) (mín.) 53 K (−220,2 °C) (promedio) |
Albedo | 0.41 [4] |
Datos observacionales | |
Aplicación de magnitud. | 7,70 [4] [7] (mín.) 7,84 [4] [7] (promedio) 8,00 [4] [7] (máx.) |
Aplicación de magnitud. | 7.67 y 8 |
Magnitud abs. | −6,93 |
Diámetro aparente | 2,0 " [4] [7] (medio) 2,4" [4] [7] (máx.) |
Neptuno es el octavo y más lejano planeta del Sistema Solar a partir del Sol. Es el cuarto planeta más grande, considerando su diámetro , y el tercero considerando su masa . Neptuno tiene 17 veces la masa de la Tierra y es ligeramente más masivo que su casi gemelo Urano , cuya masa es igual a 15 masas terrestres, pero es menos denso que Neptuno. [8] El nombre del planeta está dedicado al dios romano del mar (Neptuno) ; su símbolo es ♆ ( ), una versión estilizada del tridente de Neptuno.
Descubierto en la noche del 23 de septiembre de 1846 por Johann Gottfried Galle , con el telescopio del Observatorio Astronómico de Berlín , y por Heinrich Louis d'Arrest , un estudiante de astronomía que lo ayudó, [1] Neptuno fue el primer planeta que se encontró a través de matemáticas . cálculos en lugar de observaciones regulares: los cambios inusuales en la órbita de Urano llevaron a los astrónomos a creer que había un planeta desconocido afuera que perturbaba su órbita. El planeta fue descubierto a solo un grado del punto esperado. La luna Tritón se identificó poco después, pero ninguno de los otros trece satélites naturales de Neptuno se descubrió antes del siglo XX . El planeta fue visitado por una sola sonda espacial , la Voyager 2 , que pasó cerca de él el 25 de agosto de 1989 .
Neptuno tiene una composición similar a la de Urano y ambos tienen composiciones diferentes a las de los planetas gaseosos más grandes, Júpiter y Saturno . Por esto a veces se clasifican en una categoría separada, los llamados " gigantes de hielo ". La atmósfera de Neptuno , aunque similar a la de Júpiter y Saturno al estar compuesta principalmente de hidrógeno y helio , también tiene mayores proporciones de " hielo ", como agua , amoníaco y metano , junto con trazas de hidrocarburos y quizás nitrógeno . [9] Por el contrario, el interior del planeta está compuesto esencialmente de hielo y rocas como su compañero Urano. [10] Los rastros de metano presentes en las capas exteriores de la atmósfera ayudan a dar al planeta Neptuno su característico color azul profundo. [11]
Neptuno tiene los vientos más fuertes de cualquier otro planeta del Sistema Solar. Las ráfagas se midieron a velocidades superiores a2 100 km/h . [12] En el momento del sobrevuelo de la Voyager 2 en 1989 , el hemisferio sur del planeta poseía una Gran Mancha Oscura similar a la Gran Mancha Roja de Júpiter ; la temperatura de las nubes más altas de Neptuno era de aproximadamente−218 °C , una de las más frías del Sistema Solar, debido a la gran distancia del Sol. La temperatura en el centro del planeta es de unos 7000 °C, comparable a la temperatura superficial del Sol y similar a la de el núcleo de muchos otros planetas conocidos. El planeta también tiene un sistema de anillos débiles , descubierto en la década de 1960 pero confirmado solo por la Voyager 2. [13]
Neptuno es invisible a simple vista desde la Tierra ; su magnitud aparente , siempre entre 7,7 y 8,0, requiere al menos un par de binoculares para permitir la identificación del planeta. [4] [7]
Visto a través de un telescopio grande, Neptuno aparece como un pequeño disco azulado con un diámetro aparente de 2,2 a 2,4 segundos de arco [4] [7] de apariencia similar a Urano . El color se debe a la presencia de metano en la atmósfera neptuniana , en una proporción del 2%. Ha habido una mejora notable en el estudio visual del planeta desde la Tierra con la llegada del Telescopio Espacial Hubble [14] y los grandes telescopios terrestres con óptica adaptativa . [15] Las mejores imágenes que se pueden obtener de la Tierra en la actualidad nos permiten identificar sus formaciones de nubes y regiones polares más pronunciadas, que son más ligeras que el resto de la atmósfera . Con instrumentos menos precisos es imposible localizar ninguna formación superficial en el planeta, y es preferible dedicarse a la búsqueda de su satélite principal , Tritón .
A las observaciones en radiofrecuencias , Neptuno parece ser la fuente de dos emisiones: una continua y más bien débil, la otra irregular y más enérgica. Los estudiosos creen que ambos son generados por el campo magnético giratorio del planeta. [16] Las observaciones en el infrarrojo realzan las formaciones de nubes del planeta, que brillan contra el fondo más frío, y permiten determinar fácilmente sus formas y tamaños. [17]
Entre 2010 y 2011 Neptuno completó su primera órbita alrededor del Sol desde 1846 , cuando fue descubierto por Johann Galle , y por lo tanto era observable cerca de las coordenadas en las que fue descubierto. [18]
La primera observación certera de Neptuno fue realizada por Galileo Galilei , el 27 de diciembre de 1612 , quien dibujó la posición del planeta en sus mapas astronómicos, confundiéndolo con una estrella fija. [19] Por una coincidencia fortuita, en ese momento el movimiento aparente de Neptuno era excepcionalmente lento, porque ese mismo día había comenzado a recorrer la rama retrógrada de su movimiento aparente en el cielo, y no podía ser detectado por los instrumentos primitivos de Galilei. . [20] Unos días más tarde, el 4 de enero de 1613 , incluso tuvo lugar la ocultación de Neptuno por Júpiter: si Galileo hubiera continuado sus observaciones unos días más, habría observado por tanto la primera ocultación de la era telescópica. [21]
En cambio, el descubrimiento del planeta tuvo que esperar hasta mediados del siglo XIX .
Cuando en 1821 Alexis Bouvard publicó el primer estudio de los parámetros orbitales de Urano [22] , quedó claro para los astrónomos que el movimiento del planeta divergía considerablemente de las predicciones teóricas; el fenómeno solo podría explicarse teorizando la presencia de otro gran cuerpo en las regiones más externas del sistema solar.
Independientemente el uno del otro, el matemático inglés John Couch Adams (en 1843 ) y el francés Urbain Le Verrier (en 1846 ) teorizaron con buena aproximación la posición y masa de este supuesto nuevo planeta . Mientras que las investigaciones de Adams fueron descuidadas por el astrónomo británico George Airy , a quien se había dirigido para enfatizar la necesidad de buscar el nuevo planeta en la posición encontrada, [23] [24] las de Le Verrier fueron aplicadas por dos astrónomos del Observatorio de Berlín . , Johann Gottfried Galle y Heinrich d'Arrest : después de menos de media hora desde el inicio de las búsquedas - ayudados por el uso de un mapa estelar de la región en la que se debería haber encontrado a Neptuno que habían recopilado las noches anteriores y con en el que compararon las observaciones: el 23 de septiembre de 1846 , los dos ubicaron el planeta a menos de un grado de la posición predicha por Le Verrier (y doce grados de la posición predicha por Adams).
En junio de 1846 , Le Verrier había publicado una estimación de la posición del planeta similar a la calculada por Adams. Esto llevó a Airy a instar al director del Observatorio de Cambridge, James Challis , a buscar el planeta. Challis luego recorrió el cielo entre agosto y septiembre, pero en vano. [25] [26] Después de que Galle comunicara el descubrimiento, Challis se dio cuenta de que había observado el planeta dos veces en agosto, pero no lo había identificado debido a la metodología con la que había abordado la investigación. [25] [27]
A raíz del descubrimiento, se desarrolló una acalorada rivalidad entre franceses e ingleses sobre la prioridad del descubrimiento, de la que finalmente surgió el consenso internacional de que tanto Le Verrier como Adams merecían el crédito. La cuestión se reabrió en 1998 , tras la muerte del astrónomo Olin Eggen , a partir del descubrimiento de un archivo, denominado "Papeles de Neptuno", del que Eggen estaba en posesión. El archivo contiene documentos históricos del Observatorio Real de Greenwich que parecen haber sido robados por el propio Eggen y escondidos durante casi tres décadas. [28] Después de ver estos documentos, algunos historiadores sugieren que Adams no merece el mismo crédito que Le Verrier. Desde 1966 , Dennis Rawlins ha cuestionado la credibilidad de la afirmación del descubrimiento conjunto de Adams. En un artículo de 1992 en su periódico, Dio , expresó la opinión de que el reclamo británico es un "robo". [29] En 2003 , Nicholas Kollerstrom del University College London dijo: "Adams hizo algunos cálculos, pero no estaba seguro de dónde dijo que estaba Neptuno". [30] [31] [32]
Poco después del descubrimiento, se hizo referencia a Neptuno simplemente como el "planeta más exterior de Urano". Galle fue el primero en sugerir un nombre y propuso nombrarlo en honor al dios Jano . En Inglaterra Challis adelantó el nombre Ocean . [33]
Reclamando el derecho de nombrar el nuevo planeta que descubrió, Le Verrier propuso el nombre de Neptuno , afirmando falsamente, entre otras cosas, que el nombre ya había sido aprobado oficialmente por el Bureau des longitudes francés . [34] En octubre intentó nombrar al planeta Le Verrier , a partir de su propio nombre, y fue apoyado patrióticamente por el director del Observatorio de París , François Arago . Aunque esta propuesta encontró una fuerte oposición fuera de Francia, [35] los almanaques franceses reintrodujeron rápidamente el nombre Herschel para Urano , llamado así por su descubridor William Herschel , y Leverrier para el nuevo planeta. [36]
El 29 de diciembre de 1846 , Friedrich von Struve se pronunció públicamente a favor del nombre Neptuno en la Academia de Ciencias de San Petersburgo [37] y en pocos años Neptuno se convirtió en el nombre universalmente aceptado. En la mitología romana , Neptuno es el dios del mar, identificado con el griego Poseidón . La solicitud de un nombre mitológico parecía estar en línea con la nomenclatura de los otros planetas que toman su nombre de dioses romanos, con la única excepción de la Tierra y Urano, que en cambio lo derivan de una deidad de la mitología griega. [38]
Ya el 10 de octubre de 1846 , diecisiete días después del descubrimiento de Neptuno, el astrónomo inglés William Lassell descubrió su principal satélite, Tritón . [39]
A finales del siglo XIX se planteó la hipótesis de que las supuestas irregularidades observadas en el movimiento de Urano y Neptuno derivaban de la presencia de otro planeta más exterior. [40] Después de extensas campañas de investigación, Plutón fue descubierto el 18 de febrero de 1930 en las coordenadas predichas por los cálculos de William Henry Pickering y Percival Lowell para el nuevo planeta. Sin embargo, el nuevo planeta estaba demasiado lejos para generar las irregularidades encontradas en el movimiento de Urano, mientras que las encontradas en el movimiento de Neptuno derivaban de un error en la estimación de la masa del planeta (que fue identificado con la misión Voyager 2 ) [41] y que estuvo en el origen, entre otras cosas, de las irregularidades de Urano. Por lo tanto, el descubrimiento de Plutón fue bastante fortuito. [42]
Debido a su gran distancia, el conocimiento sobre Neptuno permaneció fragmentario al menos hasta mediados del siglo XX cuando Gerard Kuiper descubrió su segunda luna, Nereida . En las décadas de 1970 y 1980 , se acumularon pistas sobre la probable presencia de anillos o arcos de anillos. En 1981 Harold Reitsema descubrió su tercer satélite Larissa . [43]
En agosto de 1989 , el conocimiento recibió un gran impulso con el sobrevuelo de la primera sonda automática enviada para explorar los alrededores del planeta, la Voyager 2 . La sonda identificó detalles importantes de la atmósfera del planeta, confirmó la existencia de cinco anillos e identificó nuevos satélites además de los ya descubiertos por la Tierra . [44]
La única sonda espacial que visitó Neptuno fue la Voyager 2 , en 1989 ; con un sobrevuelo cercano del planeta, la Voyager permitió identificar las principales formaciones atmosféricas , algunos anillos y numerosos satélites. El 25 de agosto de 1989 , la sonda sobrevoló el polo norte de Neptuno a una altitud de4 950 km y luego dirigirse hacia Tritone , el satélite más grande, alcanzando una distancia mínima de aprox.40 000 km .
Tras las últimas mediciones científicas realizadas durante la fase de alejamiento del gigante gaseoso, el 2 de octubre de 1989 se apagaron todos los instrumentos de la sonda, quedando únicamente en funcionamiento el espectrómetro ultravioleta . La Voyager 2 inició así una larga marcha hacia el espacio interestelar , a la velocidad de 470 millones de kilómetros por año; la inclinación de su trayectoria con respecto a la eclíptica es de unos 48°. A su ritmo actual, se cree que la Voyager 2 pasará a 4,3 años luz del sistema de Sirio en 296.000 años. [45]
En la década de 2000 , la NASA había concebido dos posibles misiones: un orbitador , cuyo lanzamiento no está previsto antes de 2040 [46] y una sonda ( Argo ) que habría tenido que sobrevolar el planeta para continuar hacia dos o tres objetos del Kuiper. belt , cuya última ventana favorable de lanzamiento estaba prevista para 2019 . [47] [48] Sin embargo, la misión no se propuso formalmente debido a la falta de plutonio-238 que se suponía que alimentaba el generador termoeléctrico de radioisótopos [49] . En 2020, la NASA presentó una propuesta de misión científica para estudiar Neptuno y sus satélites, en particular Tritón, llamada Neptune Odyssey . Se espera el lanzamiento en 2033 y la llegada a Neptuno en 2049. [50]
Desde 2018, la Agencia Espacial China ha estado estudiando un diseño para un par de sondas tipo Voyager, conocidas provisionalmente como Interstellar Express o Interstellar Heliosphere Probe [51] . Ambas sondas se lanzarán simultáneamente en 2024 y seguirán caminos diferentes para explorar extremos opuestos de la heliosfera ; la segunda sonda, IHP-2, sobrevolará Neptuno en enero de 2038, pasando a solo 1.000 km de la parte superior de las nubes, y podría lanzar una pequeña sonda a la atmósfera durante el sobrevuelo [52] .
ODINUS , por su parte, es una propuesta de misión de la Agencia Espacial Europea dentro del programa Cosmic Vision . El proyecto prevé el envío de dos orbitadores gemelos, uno con destino a Urano y otro dirigido hacia Neptuno, denominados respectivamente Freyr y Freyja y cuyo lanzamiento estaría previsto para 2034. [53] Aunque el proyecto no fue seleccionado en 2014 ha suscitado interés y también podría volver a discutirse como parte de una colaboración con la NASA. [54] De hecho, el mayor problema está relacionado con la gran distancia de Neptuno al Sol, que no permite el uso de paneles solares como fuente de energía, [55] y la ESA no tiene plutonio-238 disponible para un generador termoeléctrico de radioisótopos. , mientras que la NASA ha abierto recientemente una planta de producción de plutonio con fines aeronáuticos, después de que las plantas de producción de armas nucleares fueran clausuradas en el siglo pasado. [56]
El planeta completa una revolución alrededor del Sol en aproximadamente 164,79 años. [3] Con una masa de aproximadamente 17 veces la de la Tierra y una densidad promedio de 1,64 veces la del agua , Neptuno es el más pequeño y denso de los planetas gigantes del sistema solar . Su radio ecuatorial, situando el cero altimétrico en la altitud donde es válida la presión atmosférica1 000 hPa , es24 764 kilometros .
La órbita de Neptuno se caracteriza por una inclinación de 1,77° con respecto al plano de la eclíptica y por una excentricidad de 0,011. Como consecuencia de esto, la distancia entre Neptuno y el Sol varía en 101 millones de kilómetros entre el perihelio y el afelio , los puntos de la órbita donde el planeta está respectivamente más cerca y más lejos del Sol. [2]
Neptuno completa una rotación completa alrededor de su eje en aproximadamente 16,11 horas. El eje está inclinado 28,32° con respecto al plano orbital , [57] valor similar al ángulo de inclinación del eje de la Tierra (23°) y Marte (25°). Como resultado, los tres planetas experimentan cambios estacionales similares. Sin embargo, el largo período orbital implica que cada estación en Neptuno tiene una duración de unos cuarenta años terrestres. [58]
Como Neptuno no es un cuerpo sólido, su atmósfera presenta una rotación diferencial : los anchos cinturones ecuatoriales giran con un período de alrededor de 18 horas, mayor que el período de rotación del campo magnético del planeta que es igual a 16,1 horas; las regiones polares, en cambio, completan una rotación en 12 horas. Neptuno tiene la rotación diferencial más marcada del sistema solar [59] lo que origina fuertes vientos longitudinales. [60]
Los nuevos descubrimientos de muchos cuerpos celestes en el sistema solar exterior han llevado a los astrónomos a acuñar un nuevo término, objeto transneptuniano , que designa cualquier objeto que orbita más allá de la órbita de Neptuno (o que se formó de otro modo en esa región).
Neptuno tiene un profundo impacto en la región más allá de su órbita, desde30 au hasta55 au del Sol y conocido como el Cinturón de Kuiper , un anillo de pequeños mundos helados similar al cinturón de asteroides principal , pero mucho más grande. [61] Así como la gravedad de Júpiter domina el cinturón principal, definiendo su forma, la gravedad de Neptuno domina completamente el cinturón de Kuiper. A lo largo de la historia del Sistema Solar, la gravedad de Neptuno ha desestabilizado ciertas regiones del Cinturón, creando brechas en ellas. El área entre 40 y 42 UA es un ejemplo. [62]
Dentro de estas regiones vacías, sin embargo, hay órbitas siguiendo las cuales algunos objetos han podido sobrevivir en los miles de millones de años que llevaron a la estructura actual del Sistema Solar . Estas órbitas presentan fenómenos de resonancia con Neptuno, es decir, los objetos que las recorren completan una órbita alrededor del Sol en una fracción precisa del período orbital de Neptuno. Si un cuerpo completa su propia órbita por cada dos órbitas de Neptuno habrá completado la mitad de su órbita cada vez que el planeta vuelve a su posición inicial. La mayor población de objetos resonantes, con más de 200 objetos conocidos, tiene una resonancia 2:3 con el planeta. [63] Tales objetos, que completan una órbita por cada órbita y media de Neptuno, han sido llamados plutinos por el mayor de ellos, Plutón . [64] Aunque Plutón cruza la órbita de Neptuno regularmente, la resonancia garantiza que nunca colisionarán. [65] Otro grupo importante del cinturón de Kuiper es el de los twotini , que se caracterizan por una resonancia 2:1; luego hay objetos que también tienen otras relaciones de resonancia, pero no son muy numerosos. Otras proporciones que se han observado incluyen: 3:4, 3:5, 4:7 y 2:5. [66]
Es curioso observar que debido a la alta excentricidad de la órbita de Plutón , Neptuno se encuentra periódicamente más alejado del Sol que este último, como sucedió entre 1979 y 1999 .
Neptuno también tiene una serie de asteroides troyanos , que ocupan las regiones gravitacionalmente estables que preceden y siguen al planeta en su órbita e identificadas como L4 y L5 . Los asteroides troyanos también se describen a menudo como objetos en resonancia 1: 1 con Neptuno. Son notablemente estables en sus órbitas y es poco probable que hayan sido capturados por el planeta, pero se cree que se formaron con él. [67]
La formación de los gigantes helados, Neptuno y Urano, es difícil de explicar con exactitud. Los modelos actuales sugieren que la densidad de materia de las regiones más externas del sistema solar era demasiado baja para formar cuerpos tan grandes a través del mecanismo de acreción tradicionalmente aceptado , y se han propuesto varias hipótesis para explicar su evolución. Una es que los gigantes helados no se formaron por la acreción del núcleo, sino por las inestabilidades del disco protoplanetario original y, posteriormente, su atmósfera sería arrastrada por la radiación de una estrella masiva de clase espectral OB muy cercana. [68] Un concepto alternativo es que se formaron más cerca del Sol, donde la densidad de la materia era mayor, y luego migraron a sus órbitas actuales. [69]
La hipótesis de la migración se ve favorecida por su característica de poder explicar las resonancias orbitales actuales en el Cinturón de Kuiper , en particular la resonancia 2:5. Cuando Neptuno migró hacia afuera, chocó con objetos en el cinturón de Kuiper, creando nuevas resonancias y enviando otras órbitas al caos. Se cree que los objetos en el disco difuso fueron empujados a sus posiciones actuales por interacciones con resonancias creadas por la migración de Neptuno. [70] El modelo de Niza , un modelo de computadora formulado en 2004 por Alessandro Morbidelli del Observatorio Côte d'Azur en Niza , sugiere que la migración de Neptuno al Cinturón de Kuiper puede haber sido causada por la formación de una resonancia 1: 2 en las órbitas. de Júpiter y Saturno , lo que creó una atracción gravitatoria que envió tanto a Urano como a Neptuno a órbitas más altas, lo que provocó que se desplazaran. La eyección resultante de objetos del cinturón proto-Kuiper también podría explicar el intenso bombardeo tardío que ocurrió unos 600 millones de años después de la formación del Sistema Solar y la aparición de los asteroides troyanos de Júpiter . [71] [72]
Con una masa de1,0243 × 10 26 kg [4] Neptuno es un cuerpo intermedio entre la Tierra y los grandes gigantes gaseosos : su masa es diecisiete veces la de la Tierra, pero es sólo una decimonovena de la de Júpiter . [8] El radio ecuatorial del planeta es24 764 km , [5] unas cuatro veces la de la Tierra. Neptuno y Urano a menudo se consideran una subclase de gigantes, llamados "gigantes de hielo", debido a su menor tamaño y mayor concentración de volátiles que Júpiter y Saturno. [73] En la búsqueda de exoplanetas , Neptuno se usó como término de comparación: los planetas descubiertos con una masa similar se denominan de hecho "planetas neptunianos", [74] tal como los astrónomos se refieren a los diversos "Júpiter".
La estructura interna de Neptuno se asemeja a la de Urano ; su atmósfera forma alrededor del 5-10% de la masa del planeta, extendiéndose del 10 al 20% de su radio, donde alcanza presiones de unos 10 giga pascales . En regiones más profundas, se han encontrado concentraciones crecientes de metano , amoníaco y agua . [75]
Gradualmente esta región más cálida y oscura se condensa en un manto líquido sobrecalentado , donde las temperaturas alcanzan valores entre2 000 K y yo5 000 mil _ El manto tiene una masa de 10 a 15 masas terrestres y es rico en agua , amoníaco , metano y otras sustancias. [1] Como es habitual en las ciencias planetarias, a esta mezcla se le denomina "helada", aunque en realidad se trata de un fluido caliente y muy denso . Este fluido, que tiene una alta conductividad eléctrica , a veces se denomina "océano de agua y amoníaco". [76] A la profundidad de7 000 km , el escenario podría ser uno en el que el metano se descompone en cristales de diamante y se precipita hacia el centro. [77] El núcleo planetario de Neptuno está compuesto de hierro , níquel y silicatos ; los modelos proporcionan una masa de aproximadamente 1,2 masas terrestres. [78] La presión del núcleo es7 Mbar , millones de veces superior a la de la superficie terrestre, y la temperatura podría rondar los5 400 K. _ [75] [79]
Se cree que las mayores variaciones climáticas de Neptuno, en comparación con las de Urano , se deben en parte a su mayor calor interno. [80] Aunque Neptuno está una vez y media más lejos del Sol que Urano y, por lo tanto, recibe solo el 40% de la cantidad de luz, [9] la superficie de los dos planetas es aproximadamente la misma. [80] Las regiones más superficiales de la troposfera de Neptuno alcanzan la baja temperatura de−221,4 ° C. A la profundidad donde la presión atmosférica es igual a1 bar la temperatura es−201,15 ° C. [81] Sin embargo, en lo profundo de la capa de gas, la temperatura aumenta constantemente; Además de Urano, se desconoce la fuente de este calentamiento, pero la discrepancia es mayor: Urano irradia solo 1,1 veces la cantidad de energía que recibe del Sol, [82] mientras que Neptuno irradia 2,61 veces más, lo que indica que su energía interna La fuente de calor genera un 161% más de energía recibida del Sol. [83] Neptuno es el planeta del Sistema Solar más alejado del Sol, pero su fuente interna de energía es suficiente para provocar los vientos planetarios más rápidos vistos en todo el Sistema Solar . Se han sugerido algunas posibles explicaciones entre las que se encuentran el calor radiogénico proveniente del núcleo del planeta, [84] la disociación del metano en cadenas de hidrocarburos bajo altas presiones atmosféricas, [84] [85] y los movimientos convectivos de la atmósfera inferior que provocan ondas de la gravedad se disuelve por encima de la tropopausa . [86] [87]
En altitudes elevadas, la atmósfera de Neptuno se compone de un 80 % de hidrógeno y un 19 % de helio , [75] y trazas de metano . Las bandas de absorción de metano notables se encuentran cerca de la longitud de onda de la600 nm en la parte roja e infrarroja del espectro . Al igual que con Urano , esta absorción de luz roja por el metano atmosférico ayuda a dar a Neptuno su característico color azul intenso, [88] aunque el color azul difiere del aguamarina más tenue típico de Urano. Dado que la cantidad de metano que contiene la atmósfera de Neptuno es similar a la de Urano, debe existir alguna otra sustancia desconocida que contribuya decisivamente a impartir este intenso matiz al planeta. [11]
La atmósfera de Neptuno se divide en dos regiones principales: la troposfera inferior , donde la temperatura disminuye con la altitud, y la estratosfera , donde la temperatura aumenta con la altitud; el límite entre los dos, la tropopausa es aproximadamente0,1 bares . [9] Por lo tanto, la estratosfera es seguida por la termosfera a una presión inferior a 10 −4 −10 −5 µbar. [9] La atmósfera se desvanece gradualmente hacia la exosfera .
Los modelos sugieren que la troposfera de Neptuno está atravesada por nubes de composición variable según la altitud. El nivel superior de la nube está a presiones por debajo1 bar donde la temperatura es adecuada para la condensación de metano . Con presiones entreSe cree que 1 × 10 5 bar forma nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno ; sobre yo5 bar de presión, las nubes podrían estar formadas por amoníaco, sulfato de amonio y agua . Nubes más profundas de hielo de agua podrían formarse a presiones alrededor50 bar , donde la temperatura alcanza0 ° C Más abajo se podían encontrar nubes de amoníaco y sulfuro de hidrógeno. [dieciséis]
Se han observado nubes de gran altitud sobre Neptuno formando sombras sobre la cubierta de nubes opaca de abajo. También hay bandas de nubes de gran altitud que rodean el planeta en latitudes constantes ; estas bandas dispuestas en una circunferencia tienen espesores de50-150 km y se encuentran aprox.50–110 km por encima de la capa de nubes de abajo. [60]
El espectro de Neptuno sugiere que sus capas atmosféricas inferiores están nebulosas debido a la concentración de productos de metano de la fotólisis ultravioleta , como el etano y el acetileno ; [9] [75] la atmósfera también contiene trazas de monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno . [9] [89] La estratosfera del planeta es más cálida que la de Urano debido a la alta concentración de hidrocarburos. [9]
Por razones aún desconocidas, la termosfera planetaria tiene una temperatura inusualmente alta, igual a aproximadamente750 K. _ [90] [91] El planeta está demasiado lejos del Sol para que la radiación ultravioleta genere calor ; una posibilidad para explicar el mecanismo de calentamiento es la interacción atmosférica entre los iones en el campo magnético del planeta . Otra posible causa son las ondas de gravedad desde el interior que se dispersan en la atmósfera. La termosfera contiene trazas de dióxido de carbono y agua, que podrían provenir de fuentes externas, como meteoritos y polvo. [16] [89]
Una diferencia entre Neptuno y Urano que mostró la nave espacial Voyager 2 fue el nivel típico de actividad meteorológica . Cuando la nave espacial sobrevoló Urano en 1986 , este planeta estaba visualmente desprovisto de actividad atmosférica, en contraste, Neptuno exhibió fenómenos climáticos significativos durante el sobrevuelo de la nave espacial en 1989 . [92] Sin embargo, las observaciones realizadas en Urano durante el siglo XXI , cuando Urano entró en la fase equinoccial , mostraron una actividad atmosférica sin precedentes, haciéndolo de hecho mucho más parecido a Neptuno de lo que se pensaba anteriormente. [93] [94]
El clima de Neptuno se caracteriza por sistemas tormentosos extremadamente dinámicos , con vientos que alcanzan la velocidad supersónica de600 m/s . [96] Más típicamente, siguiendo el movimiento de las nubes persistentes, la velocidad del viento parece variar de20 m/s en dirección este hasta235 m/s al oeste. [97] En la parte superior de las nubes, los vientos dominantes varían en velocidad de400 m/s a lo largo del ecuador ai250 m/s en los postes. [16] Muchos de los vientos de Neptuno se mueven en dirección opuesta a la rotación del planeta. [98] El nivel general de los vientos muestra una rotación progresiva en latitudes altas y retrógrada en latitudes bajas; Se cree que la diferencia en la dirección de los flujos de viento es un efecto superficial y no se debe a ningún proceso atmosférico más profundo. [9] A 70 ° S de latitud, un jet de alta velocidad viaja a 300 m s −1 . [9] La abundancia de metano, etano y acetileno en el ecuador de Neptuno es de 10 a 100 veces mayor que la de los polos; esto se interpreta como evidencia de la presencia de fenómenos de ascenso al ecuador y hundimiento hacia los polos. [9] En 2007 se descubrió que las capas superiores de la troposfera del polo sur de Neptuno eran aproximadamente10 °C más cálido que en el resto del planeta, con una media de unos−200 ° C. [99] El diferencial de calor es suficiente para permitir que el gas metano, que en otros lugares se congela en la atmósfera superior del planeta, sea expulsado al espacio. El "punto caliente" relativo se debe a la inclinación del eje de Neptuno, que expuso el polo sur al Sol durante el último cuarto del año neptuniano, equivalente a unos 40 años terrestres; De manera similar a lo que sucede en la Tierra, la alternancia de las estaciones hará que el polo expuesto al Sol sea el polo norte, provocando así el calentamiento y posterior emisión de metano de la atmósfera en este último polo. [100] Debido al cambio estacional, las bandas de nubes del hemisferio sur de Neptuno han aumentado en tamaño y albedo ; este proceso se observó por primera vez en 1980 y se espera que termine alrededor de 2020 . El largo período orbital de Neptuno provoca una alternancia estacional en cuarenta años. [58]
TormentasEn 1989 , la nave espacial Voyager 2 descubrió la Gran Mancha Oscura , un sistema de tormentas anticiclónicas de 13000 × 6600 km de tamaño, [92] La tormenta se parecía a la Gran Mancha Roja de Júpiter ; sin embargo, el 2 de noviembre de 1994 , el telescopio espacial Hubble no pudo observar este punto oscuro en el planeta. En su lugar, apareció en el hemisferio norte una nueva tormenta similar a la Gran Mancha Oscura. [101]
El " Scooter " es otra tormenta, una nube blanca ubicada más al sur de la Gran Mancha Oscura; su nombre deriva de su primera observación en el mes anterior al sobrevuelo de la sonda Voyager 2, se movía más rápido que la Gran Mancha Oscura. [98] Las imágenes posteriores revelaron nubes aún más rápidas. The Little Dark Spot es una tormenta ciclónica del sur, la segunda tormenta más poderosa observada durante el tránsito de 1989; inicialmente estaba completamente oscuro, pero a medida que la sonda se acercaba, comenzó a aparecer un punto más claro, visible en todas las imágenes de alta resolución. [102]
Se cree que las manchas oscuras de Neptuno están ubicadas en la troposfera a altitudes más bajas que las nubes más blancas y brillantes del planeta, [103] apareciendo así como agujeros en la capa de nubes suprayacentes; Dado que son estructuras estables que pueden persistir durante varios meses, se cree que pueden ser estructuras de vórtice. [60] Nubes de metano más brillantes y persistentes se encuentran a menudo cerca de estas estructuras, presumiblemente formándose a la altura de la tropopausa . [104]
La persistencia de las nubes acompañantes muestra que algunas manchas oscuras continúan existiendo como ciclones, aunque ya no son visibles como manchas oscuras; las manchas oscuras también podrían disiparse cuando migran demasiado cerca del ecuador, o por otros mecanismos desconocidos. [105]
Otra similitud entre Neptuno y Urano reside en la magnetosfera , con un campo magnético fuertemente inclinado hacia el eje de rotación de 47° y descentrado de al menos 0,55 rayos (unos 13 500 km) con respecto al núcleo físico del planeta. Antes de la llegada de la nave espacial Voyager 2 a Neptuno, se suponía que la magnetosfera inclinada de Urano era el resultado de su rotación oblicua; sin embargo, al comparar los campos magnéticos de los dos planetas, los científicos piensan que esta orientación extrema podría ser característica de los flujos presentes dentro de los planetas. Este campo podría generarse por convección del fluido interno en una delgada envoltura esférica de líquido eléctricamente conductor (probablemente compuesto por amoníaco, metano y agua) [16] que provoca una acción de dínamo . [106]
El campo magnético en la superficie ecuatorial de Neptuno se estima en1,42 μT , para un momento magnético de2,16 × 10 17 T m³ . El campo magnético de Neptuno posee una geometría compleja que incluye componentes no dipolares , incluido un fuerte momento cuadripolar que también puede exceder la fuerza de un dipolo . Por otro lado, la Tierra , Júpiter y Saturno solo tienen momentos cuadripolares relativamente pequeños y sus campos están menos inclinados que el eje polar. El gran momento cuadripolar de Neptuno podría ser el resultado de la desalineación del centro del planeta y las restricciones geométricas del generador de dínamo de campo. [107] [108]
El arco de choque de Neptuno, que es el punto donde la magnetosfera comienza a frenar el viento solar , se produce a una distancia de 34,9 veces el radio del planeta; la magnetopausa , el punto donde la presión de la magnetosfera contrarresta el viento solar, se extiende a una distancia de 23-26,5 veces el radio de Neptuno. La cola de la magnetosfera se extiende al menos 72 veces el radio del planeta y probablemente mucho más allá. [107]
Neptuno tiene un sistema de anillos planetarios , uno de los más delgados del Sistema Solar . Los anillos pueden consistir en partículas unidas con silicatos o compuestos de carbono , lo que les da un color rojizo. [109] Además del delgado Adams Ring, unA 63 000 km del centro del planeta, se encuentra el Leverrier Ring, un53 000 km , y su Galle Ring más grande y más débil, un42 000 km . Una extensión adicional de este último anillo se ha llamado Lassell; está unido a su borde más exterior por el Anillo Arago, un57 000 kilómetros . [110]
El primero de estos anillos planetarios fue descubierto en 1968 por un grupo de investigación dirigido por Edward Guinan , [13] [111] pero más tarde se pensó que este anillo podría estar incompleto. [112] La evidencia de que el anillo se habría interrumpido se produjo durante una ocultación estelar en 1984 cuando los anillos oscurecieron una estrella sumergida pero no emergente. [113] Las imágenes de la sonda Voyager 2 , tomadas en 1989 , mostraron en cambio que los anillos de Neptuno eran múltiples. Estos anillos tienen una estructura de grupo, [114] cuya causa no se comprende bien, pero que podría deberse a la interacción gravitatoria con las pequeñas lunas que orbitan cerca. [115]
El anillo más interno, Adams, contiene cinco arcos principales llamados Courage , Liberté , Egalité 1 , Egalité 2 y Fraternité . [116] La existencia de los arcos ha sido difícil de explicar ya que las leyes del movimiento predecirían que los arcos se dispersarían en un anillo uniforme en una escala de tiempo muy corta. Los astrónomos creen que los arcos están encerrados dentro de sus formas actuales debido a los efectos gravitatorios de Galatea , una luna colocada dentro del anillo. [117] [118]
Las observaciones dirigidas por la Tierra anunciadas en 2005 parecían mostrar que los anillos de Neptuno son mucho más inestables de lo que se creía anteriormente. Las imágenes tomadas con los telescopios Keck en 2002 y 2003 muestran un deterioro considerable en los anillos en comparación con las imágenes tomadas por la Voyager 2. En particular, parece que el arco Liberté puede disolverse a fines del siglo XXI . [119]
Neptuno tiene catorce satélites naturales conocidos, el mayor de los cuales es Tritón ; los otros satélites principales son Nereid , Proteus y Larissa . [120]
Tritón es el único satélite de Neptuno que tiene forma elipsoidal ; fue identificado por primera vez por el astrónomo William Lassell solo 17 días después del descubrimiento del planeta padre. Orbita en dirección retrógrada con respecto a Neptuno, a diferencia de todos los demás satélites principales del sistema solar ; está en rotación sincrónica con Neptuno y su órbita está en constante decadencia. [121]
Aparte de Tritón, el satélite más interesante es Nereid , cuya órbita es la más excéntrica de todo el sistema solar . [122]
Entre julio y septiembre de 1989 la sonda estadounidense Voyager 2 identificó seis nuevos satélites, entre los que destaca Proteus , cuyas dimensiones serían casi suficientes para darle una forma esferoidal. Es el segundo satélite del sistema de Neptuno , aunque con una masa equivalente a solo el 0,25% de la de Tritón. [123]
En 2004 se anunció una nueva serie de descubrimientos y se trata de satélites menores y muy irregulares. En julio de 2013 Mark Showalter descubre el decimocuarto satélite, llamado Hippocampus [124] , a partir de imágenes obtenidas por el telescopio espacial Hubble entre 2004 y 2009. [125]